EP0191395B1 - Verfahren zum Reinigen von rohem Maleinsäureanhydrid - Google Patents
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Definitions
- This invention relates to a process for obtaining high purity maleic anhydride by fractional distillation of crude maleic anhydride.
- maleic anhydride is produced by catalytic vapor phase oxidation of benzene, naphthenes, butenes and butane. It is also obtained as a by-product in the production of phthalic anhydride by oxidation of o-xylene or naphthalene. It is isolated from the crude maleic anhydride, usually by fractional distillation, in which it is obtained as a white, practically pure maleic anhydride.
- the new process is based on a maleic anhydride which is known, e.g. was obtained by catalytic oxidation of benzene, naphthenes, phenol, furan, butene-1, butene-2, butane, o-xylene or naphthalene.
- the crude maleic anhydride, which is obtained in one of these syntheses, is subjected to a fractional distillation known per se, which can be either continuous or discontinuous.
- the maleic anhydride to be isolated is removed as a vaporous fraction.
- This fraction has a maleic anhydride content of at least 98% by weight.
- the step according to the invention now consists in partially condensing this vaporous fraction, which contains largely pure but not color-stable maleic anhydride, in such a way that first 0.5 to 15% by weight, preferably 0.5 to 10% by weight, of the vaporous fraction be separated off in liquid form while the remaining amount of steam is condensed as highly pure and color-stable maleic anhydride.
- the partial condensation of the vaporous fraction is taken e.g. by passing the vaporous stream through a cooler, the temperature being controlled so that the desired portion of the vaporous maleic anhydride condenses and can thus be separated off as liquid from the vapor stream as a pre-condensate.
- the steam stream which consists of the purest and color-stable maleic anhydride after separation of the precondensate, is then totally condensed as usual.
- the process according to the invention can follow the usual distillation of crude maleic anhydride.
- maleic anhydride leads to this vaporous by means of a cooling coil in which the partial condensation is controlled by regulating the temperature of the cooling medium in such a way that the required amount of precondensate can be separated from the vaporous maleic anhydride.
- the remaining vaporous maleic anhydride is obtained after this partial condensation by total condensation.
- a highly pure, color-stable maleic anhydride with a purity of more than 98% by weight and a heat color number of less than 40 Hazen is obtained by the process according to the invention.
- the high storage stability of the liquid stored maleic anhydride is expressed in the fact that the heat color number does not change even after a storage time of 6 to 8 weeks.
- the head trigger was composed as follows. Citraconic anhydride 271 ppm by weight, maleic anhydride 99.97 percent by weight. A water analysis of the head trigger was not carried out.
- 100 g / h (temperature 163 ° C.) were drawn off at the bottom of the column.
- the bottom discharge contained 19% by weight of maleic anhydride, 25% by weight of benzoic acid, 25% by weight of phthalic anhydride and other impurities, such as high-boiling hydrocarbons, high-molecular organic acids and decomposition products.
- 503 g / h of vaporous maleic anhydride were drawn off at a temperature of 139 ° C. on the 50th bell bottom.
- the composition was: 99.7% by weight of maleic anhydride, 0.3% by weight of citraconic anhydride.
- the gaseous maleic anhydride was passed into a small standing glass cooler. Marlotherm was used as the cooling medium.
- the temperature of the cooling medium was adjusted so that 2% of the amount of gas corresponding to 10 g / h were partially condensed as precondensate.
- the condensation temperature was 138.5 ° C.
- the remaining 503 g / h of vaporous maleic anhydride were totally condensed in a subsequent glass cooler. After the total condensation, the temperature of the maleic anhydride was still 75 ° C.
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Description
- Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von hochreinem Maleinsäureanhydrid durch fraktionierte Destillation von rohem Maleinsäureanhydrid.
- Maleinsäureanhydrid wird bekanntlich durch katalytische Dampfphasenoxidation von Benzol, Naphthenen, Butenen und Butan hergestellt. Ausserdem gewinnt man es bei der Herstellung von Phthalsäureanhydrid durch Oxidation von o-Xylol oder Naphthalin als Nebenprodukt. Man isoliert es aus dem rohen Maleinsäureanhyrid, üblicherweise durch fraktionierte Destillation, bei der es als weisses, praktisch reines Maleinsäureanhydrid gewonnen wird.
- Es hat sich jedoch gezeigt, dass das so erhaltene weisse Maleinsäureanhydrid bei längerem Stehen zu Verfärbungen neigt. Die Verfärbung tritt noch schneller ein, wenn man das Maleinsäureanhydrid in geschmolzenem Zustand hält. Da derartige Verfärbungen bei der weiteren Verwendung des Maleinsäureanhydrids mitunter erheblich stören, vor allem beim Einsatz für die Herstellung von z.B. Polyesterharzen und Alkydharzen, wurde u.a. schon vorgeschlagen, nicht farbstabiles Maleinsäureanhydrid durch eine chemische Behandlung in hochreines und farbstabiles Maleinsäureanhydrid zu überführen. So gibt man nach den Angaben der GB-PS 1 204 846 z.B. Dibenzylsulfid zum destillierten Maleinsäureanhydrid. Aus der DE-OS 2008619 ist bekannt, dass man farbbeständige Ware erhält, wenn man flüssiges Maleinsäureanhydrid über eine Füllung bestimmter anorganischer Salze, wie Bariumchlorid leitet.
- Die Behandlung von Maleinsäureanhydrid mit chemischen Zusätzen ist technisch aufwendig und hat ausserdem den Nachteil, dass weitere Verunreinigungen in das Maleinsäureanhydrid eingebracht werden. Deshalb wurde nach einem Verfahren gesucht, das es gestattet, hochreines und farbstabiles Maleinsäureanhydrid ohne chemische Behandlung zu erhalten.
- Es wurde nun gefunden, dass man bei der Herstellung von Maleinsäureanhydrid durch fraktionierte Destillation von rohem Maleinsäureanhydrid ein hochreines, farbstabiles und lagerbeständiges Maleinsäureanhydrid erhält, wenn man das von Leichtsiedern und Schwersiedern abgetrennte dampfförmige Maleinsäureanhydrid, welches einen Maleinsäuregehalt von mindestens 98 Gew.% aufweist, partiell so kondensiert, dass 0,5 bis 15 Gew.% des dampfförmigen Maleinsäureanhydrids aus der Dampfphase als flüssiges Vorkondensat abgeschieden werden und das restliche dampfförmige hochreine Maleinsäureanhydrid anschliessend total kondensiert wird.
- Nach dem neuen Verfahren geht man von einem Maleinsäureanhydrid aus, das auf bekannte Weise, z.B. durch katalytische Oxidation von Benzol, Naphthenen, Phenol, Furan, Buten-1, Buten-2, Butan, o-Xylol oder Naphthalin erhalten wurde. Das rohe Maleinsäureanhydrid, welches man bei einer dieser Synthesen gewinnt, wird einer an sich bekannten fraktionierten Destillation unterworfen, die sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich sein kann.
- Bei dieser Reindestillation werden vom rohen Maleinsäureanhydrid Leichtsieder und Schwersieder abgetrennt, während man das zu isolierende Maleinsäureanhydrid als dampfförmige Fraktion abnimmt. Diese Fraktion hat einen Maleinsäureanhydridgehalt von mindestens 98 Gew.%. Der erfindungsgemässe Schritt besteht nun darin, dass man diese dampfförmige Fraktion, die weitgehend reines, aber nicht farbstabiles Maleinsäureanhydrid enthält, partiell so kondensiert, dass zuerst 0,5 bis 15 Gew.%, vorzugsweise 0,5 bis 10 Gew.% der dampfförmigen Fraktion flüssig abgeschieden werden, während man die Restdampfmenge als hochreines und farbstabiles Maleinsäureanhydrid kondensiert.
- Die Teilkondensation der dampfförmigen Fraktion nimmt man z.B. dadurch vor, dass man den dampfförmigen Strom durch einen Kühler leitet, wobei die Temperatur so geregelt wird, dass die gewünschte Teilmenge des dampfförmigen Maleinsäureanhydrids kondensiert und damit als Vorkondensat vom Dampfstrom flüssig abgetrennt werden kann. Der Dampfstrom, der nach Abtrennung des Vorkondensates aus reinstem und farbstabilem Maleinsäureanhydrid besteht, wird dann wie üblich total kondensiert.
- Das erfindungsgemässe Verfahren kann sich an die übliche Destillation von rohem Maleinsäureanhydrid anschliessen.
- Nach einer kontinuierlichen Arbeitsweise verfährt man z.B. so, dass man ein rohes Maleinsäureanhydrid, das z. B. bis zu 25 Gew. % an Verunreinigungen, wie Maleinsäure, Citraconsäure, Phthalsäure oder deren Anhydride sowie Benzoesäure und sonstige Verunreinigungen enthält, in einer Destillationskolonne, die mit Böden ausgestattet ist, so destilliert, dass man Leichtsieder über Kopf und Schwersieder als Sumpf abtrennt. Im Seitenabzug der Kolonne wird das auf diese Weise von den Nebenprodukten weitgehend befreite Maleinsäureanhydrid dampfförmig entnommen. Es hat eine Reinheit von mindestens 98 Gew.%. Zur Teilkondensation leitet an dieses dampfförmige Maleinsäureanhydrid z.B. durch eine Kühlschlange, in der man durch Temperaturregulierung des Kühlmediums die Teilkondensation so steuert, dass die erforderliche Menge an Vorkondensat aus dem dampfförmigen Maleinsäureanhydrid abgetrennt werden kann. Das restliche dampfförmige Maleinsäureanhydrid wird nach dieser Teilkondensation durch Totalkondensation erhalten.
- Man erhält nach dem erfindungsgemässen Verfahren ein hochreines farbstabiles Maleinsäureanhydrid mit einer Reinheit von über 98 Gew.% und einer Hitzefarbzahl von unter 40 Hazen. Die hohe Lagerstabilität des so hergestellten flüssig gelagerten Maleinsäureanhydrids äussert sich darin, dass sich die Hitzefarbzahl selbst nach einer Lagerzeit von 6 bis 8 Wochen nicht verändert.
- Es ist überraschend, dass es auf einfache Weise gelingt, durch Abtrennung eines so geringen Anteils des durch fraktionierte Destillation erhaltenen Maleinsäureanhydrids durch Teilkondensation die für das lästige Nachdunkeln der Reinware verantwortlichen Nebenprodukte so weitgehend zu entfernen, dass dabei ein Maleinsäureanhydrid dieser hohen Qualität erhalten wird.
- 623 g/h eines rohen Maleinsäureanhydrids der Zusammensetzung 81 Gew.% Maleinsäureanhydrid, 6 Gew.% Maleinsäure, 4 Gew.% Citraconsäure, 4 Gew.% Phthalsäure, 4 Gew.% Benzoesäure und 1 Gew.% sonstige Verunreinigungen wurden mit einer Zulauftemperatur von 100 °C kontinuierlich auf den 18. Glockenboden einer Glaskolonne gegeben. Die Kolonne mit einem Durchmesser von 80 mm enthielt 60 Glockenböden. Sie wurde bei einem Druck von 150 mbar am Kopf betrieben.
- Am Kolonnenkopf wurde eine Gesamtdestillatmenge von 1928 g/h (Kondensationstemperatur 138 °C) gemessen, wobei 10 g/h als Kopfabzug entnommen und 1918 g/h als Rücklauf auf den Kolonnenkopf gegeben wurden. Der Kopfabzug setzte sich wie folgt zusammen. Citraconsäureanhydrid 271 Gew.-ppm, Maleinsäureanhydrid 99,97 Gew.%. Eine Wasseranalyse des Kopfabzuges wurde nicht durchgeführt.
- Am Kolonnensumpf wurden 100 g/h (Temperatur 163 °C) abgezogen. Der Sumpfaustrag enthielt 19 Gew.% Maleinsäureanhydrid, 25 Gew.% Benzoesäure, 25 Gew.% Phthalsäureanhydrid und sonstige Verunreinigungen, wie hochsiedende Kohlenwasserstoffe, hochmolekulare organische Säuren und Zersetzungsprodukte. Am 50. Glockenboden wurden 503 g/h dampfförmiges Maleinsäureanhydrid bei einer Temperatur von 139 °C abgezogen. Die Zusammensetzung betrug: 99,7 Gew.% Maleinsäureanhydrid, 0,3 Gew.% Citraconsäureanhydrid. Das dampfförmige Maleinsäureanhydrid wurde in einen kleinen stehenden Glaskühler geleitet. Als Kühlmedium wurde Marlotherm verwendet. Die Temperatur des Kühlmediums wurde so eingestellt, dass 2% der Gasmenge entsprechend 10 g/h als Vorkondensat partiell kondensiert wurden. Die Kondensationstemperatur lag bei 138,5°C. Die restlichen 503 g/h dampfförmiges Maleinsäureanhydrid wurden in einem sich anschliessenden Glaskühler totalkondensiert. Nach der Totalkondensation betrug die Temperatur des Maleinsäureanhydrids noch 75 °C.
-
- Bei den Versuchen 2 bis 4 wurde das reine Maleinsäureanhydrid untersucht, das nach Abtrennung von 2 bis 10 Gew.% Vorkondensat, bezogen auf das dem Seitenabzug der Kolonne entnommene dampfförmige Maleinsäureanhydrid, durch Totalkondensation erhalten wurde. Zur Ermittlung der sogen. Hitzefarbzahl oder Hitzestabilität wurde die Probe im Reagenzglas 2 Stunden auf 140 °C erhitzt und dann mit der Hazen-Skala verglichen.
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